1 Каково количество атомов меди, которые осаждаются на катоде ванной каждую секунду при пропускании электрического тока

двухвалентным никеля U = 3,5 В?

Для решения данных задач по электролизу, нам необходимо использовать закон Фарадея, который гласит, что количество вещества, осажденного или выделяющегося на электроде во время электролиза, пропорционально количеству перенесенного заряда.

1) Для первой задачи требуется найти количество атомов меди, которые осаждаются на катоде ванной каждую секунду. Для этого нам необходимо узнать, какое количество заряда переносится через ванну за единицу времени.

Используя формулу \(Q = I \cdot t\), где Q - заряд, I - сила тока, t - время, можно найти количество заряда, проходящего через ванну:

\[Q = 4,0 \, А \cdot 1 \, сек = 4,0 \, Кл\]

Затем мы должны учесть, что каждый электрон несет заряд 1,6 ⋅ 10^(-19) Кл и каждый атом меди Cu(II) имеет два электрона, поэтому количество атомов меди, осаждаемых на катоде ванной, можно выразить следующим образом:

\[n = \frac{Q}{2 \cdot e}\]

где n - количество атомов меди, Q - заряд, e - заряд электрона.

Подставляя известные значения, получим:

\[n = \frac{4,0 \, Кл}{2 \cdot 1,6 \cdot 10^{-19} Кл} = 1,25 \cdot 10^{19} \, атомов \, меди\]

Ответ: Количество атомов меди, которые осаждаются на катоде ванной каждую секунду при пропускании электрического тока через водный раствор сульфата меди(II), равно 1,25 ⋅ 10^19 атомов меди.

2) Для второй задачи требуется найти работу, выполняемую электрическим током при осаждении слоя двухвалентного никеля на катоде электролитической ванны.

Работа, выполняемая электрическим током, может быть найдена как произведение напряжения между электродами и количества заряда, потребовавшегося для осаждения слоя никеля, используя формулу:

\[W = U \cdot Q\]

где W - работа, U - напряжение, Q - заряд.

Заряд Q может быть найден, используя формулу \(Q = \frac{m}{M} \cdot F\), где m - масса слоя никеля, M - молярная масса никеля, F - постоянная Фарадея.

Молярная масса никеля \(M = 58,693 \, г/моль\), а постоянная Фарадея F равна \(9,648 \cdot 10^4 \, Кл/моль\).

Подставляя известные значения, получим:

\[Q = \frac{0,15 \, кг}{58,693 \, г/моль} \cdot 9,648 \cdot 10^4 \, Кл/моль = 0,241 \, Кл\]

Теперь мы можем найти работу:

\[W = 3,5 \, В \cdot 0,241 \, Кл = 0,844 \, Дж\]

Ответ: Работа, выполняемая электрическим током при осаждении слоя двухвалентного никеля массой 0,15 кг при напряжении между электродами двухвалентным никеля 3,5 В, равна 0,844 Дж.